ACTIVITÉ BACTÉRIENNE

AZOTE URÉIQUE

^ET

ACTIVITÉ BACTÉRIENNE

IN VITRO AU NIVEAU DU RUMEN

( 1 )

1. ^- EFFET DE

1,’URI:E

SUR LA DIGESTION DES GLUCIDES D’UNE PAILLE DE

BLE

ET D’UNE FARINE DE LUZERNE

DÉSHYDRATÉE

S. Z. ZELTER

Françoise

^LEROY Laboratoire de Recherches de Zootechnie

Institut National

Agronomique,

^Paris.

INTRODUCTION

On sait que la salive du ruminant renferme normalement de

l’urée, qui

serait selon McDoNALD

(i) indispensable

^{à une} utilisation

digestive

convenable des

fourrages grossiers,

^en

particulier lorsque

^{ceux-ci cons-}

tituent le

régime

exclusif. Mais WElNSTEiN et McDoNAl/D

( 2 )

ainsi que BF,t,!sCO

( 3 ) plus récemment,

^affirment que des doses élevées d’urée inhiberaient l’activité bactérienne dans le ru’ti!i.

I,es travaux de CHALlBIERS et coll.

( 4 -5)

^sont

particulièrement

^con-

vaincants : chez le

ruminant,

l’efficacité d’une source azotée est d’autant

plus grande

que ^sa résistance à la désamination bactérienne dans _{la panse} est

plus

élevée. Cette constatation se trouve corroborée _par PHILLIP-

soN

(6)

^selon

lequel

l’utilisation de la caséine administrée au mouton directement dans le duodénum est nettement meilleure _que

lorsque

^cette

substance est introduite dans le rumgii.

Ces faits et le rôle fondamental attribué à la flore bactérienne des réservoirs

gastriques

du ruminant dans la

dégradation

^du bol alimen- taire nous ont conduits à rechercher

(!)

^de

plus amples

informations

concernant le

point

^{suivant :}

- dans

quelle

^mesure l’addition de doses variables d’un _corps azoté

simple

tel que l’urée est-elle

susceptible

d’améliorer ou non, compara- (

1

) Travail effectué avec le ^concours financier de l’()flice national industriel de l’Azote.

( 2

) Avec la collaboration technique ^{de M. et} (’h. D.’M Bv.

( 3

) Communication au 4<"nPCongrès international de !l1tritioll, ^Paris Juillet 1957, p. S9-

tivement à d’autres sources azotées

plus complexes,

^la

dégradation diges-

tive des constituants membranaires de

fourrages

^soit très pauvres soit relativement riches en

protides,

c’est-à-dire de stimuler ou d’inhiber l’activité bactérienne au niveau du rumen.

TECHNIQUE

EXPÉRIMENTALE

La

technique

^{du rumen} artificiel a été

employée.

^{Des essais}

préli-

minaires sur la

cinétique

^du processus

digestif

^{in vitro en milieu de}

panse ^{nous ont} conduits à

adopter

pour l’établissement du bilan de

chaque épreuve

^{une durée de}

4 8 ^{heures ;}

^{dans ces essais} 23 g de matière sèche de deux farines de luzerne

déshydratée

^ont été utilisés comme

substrat. Leurs résultats

(tableau I)

^{montrent que} la dislocation des membranes

végétales

^{et des}

glucides

^{atteint son maximum}

après

^une

vingtaine

d’heures d’incubation et

plafonne

^ensuite

quelle

que soit la durée de

celle-ci,

^mais 32 heures au moins sont nécessaires _pour stabi- liser dans le milieu les concentrations en acides _gras volatils. Ce

qui

^rend

parfaitement

admissible la validité de bilans d’activité bactérienne établis ^au bout de

4 8

^heures d’incubation.

Pour assurer une

reproductibilité

satisfaisante des

résultats,

^nous

avons utilisé un inoculum

provenant

^{d’un lot}

homogène

^{de moutons}

de race

Wurtemberg,

^nourris exclusivement avec un foin de luzerne de même provenance. Pour

chaque essai,

^deux

sujets

^ont été abattus 15 ^heures

après

le dernier _{repas ;} le contenu de _panse a été utilisé aussi- tôt,

après

filtration sur six

épaisseurs

de mousseline. En

règle générale

250 ^ce d’inoculum ainsi

préparé

^{et 200 ce de} salive artificielle

composée

selon la formule de McDouGA!,r,

( 7 )

^{ont servi à} ensemencer environ 23 g de matière sèche de substrat.

Les critères

adoptés

pour

apprécier

l’effet des traitements sur l’acti- vité bactérienne in vitro sont :

cellulolyse,

^{taux de}

disparition

^de

glu-

cides réducteurs totaux

après hydrolyse, uréolyse, apparition

^de

NH 3 ,

d’acides _gras volatils et

lactique.

Les

techniques analytiques

^{suivantes ont été}

appliquées :

^{la méthode}

de KuRSCHrr!R et HoFFHR

(8)

pour doser la cellulose

vraie,

^{et la}

cupri-

métrie selon BERTRAND

( 9 )

pour la détermination des sucres réducteurs totaux

après

4 heures

d’hydrolyse

^à

l’ébullition ;

^{l’urée a été dosée}

pondéralement

par

précipitation

^au

xanthydrol d’après

^la

technique

de Fosse modifiée _par M!sTR!zAT et

J ANET ( 10 ) ; ^l’azote

^ammoniacal

a été déterminé _par microdiffusion à froid selon CONWAy

(ii),

^{et l’acide}

lactique

par colorimétrie à l’aide de la méthode BARKER et SUMMER-

SON

( 14 )

^modifiée par BARNETT

( 15 )

^et

reposant

^{sur la} réaction de

p-hydroxydiphényl.

Pour le

dosage

des acides _gras

volatils,

nous avons eu recours à la

technique

^de

chromatographie

^de

partage gaz-liquide préconisée

par

JA M

ES

^{et MARTIN}

( 12 )

^et que nous avons

légèrement ^modifiée,

^{en nous}

inspirant

^{de la}

technique

d’F!,sD!rr

( 13 )

afin de mieux

l’adapter

^{à nos}

conditions

expérimentales :

^{la solution} aqueuse d’acides _gras volatils obtenue _par distillation selon FRIEDMANN

( 1 6)

^est

évaporée

^à sec ; le résidu est

repris

par

quelques gouttes d’eau, puis

additionné

progressi-

vement de sulfate acide de

potassium anhydre

^finement

broyé, jusqu’à

acidification du contenu,

signalée

par ^un

virage

^au rose ; il est élué

rapidement

^à

plusieurs reprises

^{avec de}

petites quantités

^{d’un mé-}

lange préparé

^{avec 5 p. 100 de butanol et} 95 ^{p. 100} de chloroforme

purifiés ;

^{l’éluat est} transvasé dans une fiole

jaugée

de 25 à 50 ^ce selon le cas. Suivant sa richesse en acides gras, ^{on en}

prélève

^{avec une}

micropipette

^o,2 à 0,3 ^ce que l’on introduit dans le micromatras surmonté de la colonne à

chromatographie,

^on

plonge

^{le tout dans un}

bain-marie dont la

température

^{est très}

légèrement

en-dessous du

point

de distillation du

chloroforme ;

^{la suite des}

opérations

^est exécutée selon la méthode

originale.

A. ^- Action de doses croissantes d’tirée

Afin de savoir si

l’adjonction

^d’urée

exerçait

^{une action}

quelconque

sur la

dégradation

bactérienne des

fourrages,

deux substrats totalement différents ont été utilisés :

- l’un pauvre, ^une

paille

^de blé dont la matière sèche dosait 0

,54 p. ¹⁰⁰de N total, 39,7 p. ¹⁰⁰ de cellulose Kurschner, ^et 35,1 p. ¹⁰⁰ de

glucides

réducteurs totaux ;

- l’autre

riche,

^une farine de luzerne

déshydratée

d’excellente _qua- lité et dont la matière sèche renfermait

respectivement

4,99 p. ^100,

io,2 p. ^{100 et}

ig,6

^{p. 100.}

I,’urée

ajoutée

^{à ces substrats a été}

expérimentée

suivant le cas aux taux de 0-2-3-4 ^ou 5 p. ^100. I)ans

chaque épreuve,

le substrat non

additionné d’urée

(o

p. ¹⁰⁰

d’urée)

^{servait de témoin}

positif

^{et le mé-}

lange

inoculum-salive constituait le témoin

négatif.

Substrat et urée ont été mis en incubation

pendant 4 8

heures dans

un

appareil

^{décrit dans une}

publication

antérieure

( 1 8),

^en

présence

^de

liquide

^de panse ^et de salive

tampon, après

saturation du milieu en

CO 2 .

Résultats et Interprétation

Il

importe

d’abord de

signaler qu’aucun

des milieux

d’expérience

ne renfermait d’acide

lactique

^décelable.

Les tableaux II et III mettent en évidence la réaction in vitro de l’activité bactérienne à un

apport

de doses croissantes

d’urée,

^réaction

que reflète l’intensité de la

digestion

^des

fourrages expérimentés.

Il se

dégage

des données ci-dessus

qu’en

^{milieu de rumen} artificiel :

- la conversion de l’urée en ammoniac est

quasi

^totale

(85, 4

^à

9

8,

9

p.

100 ) ; (une expérience préalable

^{a montré que le processus uréo-}

lytique

^{est très}

rapide in

^{vityo : 6z à 74p. 100}

après

^2h.

i/2, 85

^à

9 6

p. ¹⁰⁰

après

^{8 heures}

d’incubation) ;

l’ammoniac libéré croît

proportionnelle-

ment aux doses d’urée introduite et la nature du substrat ^ne

paraît

pas

modifier

l’uréolyse.

Connaissant la

rapidité

^du passage de cet ammoniac dans le circuit

sanguin,

des toxicoses sont à craindre chez l’animal _par suite d’une

ingestion

de doses massives d’urée

susceptible

d’entraîner

une élévation brutale du taux de ce métabolite au-dessus du seuil de tolérance

physiologique (ig) ;

-

la ^présence

^{de N}

^uréique

^{exerce une action}

^bénéfique

^notable

sur

l’activité

de la microflore du rumen : la

dégradation glucidique

^en

général

^{et la}

cellulolytique

^en

particulier

^{est d’autant}

plus

^intense que le

fourrage

^est pauvre ^en

protides.

^{I,’effet maximum est observé} pour des taux d’urée ne

dépassant

pas ² p. ¹⁰⁰ dans le cas du substrat riche

en azote

(farine

^de

luzerne)

^{et 3 p. 100} dans celui de substrat _pauvre

(paille

^de

blé).

^{Des taux}

supérieurs produisent

^{un effet nettement dé-}

pressif (fig. i).

la formation d’acides _gras volatils

épouse

^{la même allure}

que la dislocation

glucidique ;

^{mais le faciès} fermentaire que traduit la

répartition

^{de ces} acides n’est que fort peu modifié par la dose d’urée

(tableau IV).

Ces

phénomènes

^{in vitro} concernant l’effet inhibiteur sur l’activité

des bactéries du rumen exercé _par des concentrations élevées d’urée sont par

conséquent,

^{en accord avec les}

suppositions

de certains auteurs

( 2 , 3 ),

B. ^- Action

comparée

de l’urée et de sources d’azote

complexe.

Les faits ci-dessus nous ont incités à observer si

l’adjonction

^de

sources de

N, plus complexes

que l’urée avaient un effet

analogue

^{à celui}

de cette dernière sur la

dégradation

bactérienne des

glucides

^membra-

naires et

cytoplasmiques

^des

fourrages grossiers.

Au cours de deux séries

d’expériences,

^une

comparaison

^{a été effec-}

tuée dans ^ce

dessein,

^{selon la}

technique

^de

digestion

^{in vitro entre}

urée,

tourteau

d’arachide,

^{farine de}

poisson

^et levure sèche de distillerie. Le substrat était constitué _par 25 g de

paille

^de

blé ;

^{les sources de N en}

comparaison

^{y ont été}

ajoutées

^en

quantités

^{assurant dans les divers}

milieux une concentration d’azote

équivalente

^{à celle de 3} p. ¹⁰⁰

d’urée,

taux

paraissant

^{stimuler au} maximum l’activité bactérienne. Ces mi- lieux

isoprotidiques qui

différaient

uniquement

par la source de N intro-

duite,

^ont été rendus

également isoglucidiques

^{au moyen d’une}

adjonc-

tion

adéquate

^de rognures de

papier

^{filtre et d’amidon} de pommes de

terre

(tableau V). Chaque épreuve comportait

^comme

déjà indiqué,

^un

témoin

positif (milieu

^{de rumen et substrat non} additionné de

N)

^{et un}

témoin

négatif (milieu

^{de rumen}

exempt

^{de substrat et}

d’urée) d’après lequel

’

ont

^été

corrigés

les résultats.

RÉSULTATS

ET DISCUSSION

Les tableaux VI et VII

rapportent

les résultats _moyens de nos mesures.

Soulignons

^{tout d’abord} que ^ces données confirment notre

précé-

dent résultat

(voir

^{tableaux II et}

III)

^montrant que

l’adjonction

^{de N}

uréique ( 47 8 mg)

^{à la}

paille

^{de blé}

(b)

améliore fortement le rendement de la

dégradation

bactérienne de la fraction

glucidique

^{de ce}

fourrage :

par

rapport

^{au témoin non} additionné de N

(a),

^cette amélioration ressort à

4 6,8

p. ¹⁰⁰pour les constituants

cellulosiques,

24 p. ¹⁰⁰ pour les

glu-

cides réducteurs totaux et 24 p. ¹⁰⁰pour les acides gras volatils totaux.

Il est intéressant

d’y

opposer l’accroissement de seulement g p. ¹⁰⁰ du taux de la

cellulolyse

que procure l’addition d’une

quantité identique d’azote,

^{sous forme de tourteau} d’arachide

(c)

^{de farine de}

poisson (d)

ou de levure

(e) (tableau VI).

C’est donc bien l’azote

uréique qui

^exerce

un effet stimulant

particulier

^sur l’activité des

microorganismes

^{de la}

panse. Cette action

spécifique

^{de l’urée}

paraît

^d’autant

plus probable

que les milieux b

(urée)

^{et d}

(farine

^de

poisson)

^{diffèrent entre eux exclu-}

sivement _par

l’origine

^{de leur} azote, ^{tous les autres} constituants _y étant

identiques

^{et aux mêmes doses}

(paille

^de

blé, amidon, papier filtre).

Cependant,

^{dans le cas de} l’arachide

(c)

^et de la levure

(cc),

^{le taux de}

disparition

^des

glucides

réducteurs totaux est difficile à

interpréter

^en

raison de la nature vraisemblablement distincte de ces derniers

apportés

dans les milieux par les deux sources de N en

question,

^et

qui

^{se sont}

ajoutés

^{à ceux} du substrat

proprement

^dit.

L’examen des concentrations des milieux en azote ammoniacal permet ^{de relever un fait}

frappant

concernant l’action de la source azotée

sur

l’ammoniogénèse

^en

présence

^de

liquide

de panse : le

pourcentage

d’azote introduit et retrouvé sous forme de N ammoniacal en fin d’incu-

bation, représente

pour : l’urée _{34,3 p. Ioo ;}

l’arachide, 19 ,8

p. 100 ; la farine de

poisson

² p. ^{100 et} la levure 2,8 p. ^100. En

défalquant

^dans

le cas de

l’arachide,

^l’azote

provenant

du substrat

(paille

^de

blé) qui

n’a pas donné lieu à une libération

d’ammoniac,

^on remarque que la désamination _{par les}

microorganismes

^{du rumen des}

protides

propres à

ce

produit

^est relativement intense

puisqu’elle

^{atteint en fait un niveau}

voisin de celui de l’urée

( 27 , 3

p. ^{100 contre} 34,3 p.

I oo).

Cette désami- nation

protidique explique ( 17 )

la formation de

quantités plus

^élevées

d’acides _gras volatils en

présence

d’azote d’arachide

qu’en

^{celle de N}

uréique (5, 03

^contre 4,35

g) malgré

^une

cellulolyse

^{et une}

glycolyse plus

faibles

(20,3

p. ^{100 contre} 27,3 p. ¹⁰⁰

et 4 6, 9

^{p. 100au lieu de 50,2 p.}

100 ).

Notre observation in vitro est en accord avec la constatation in vivo de CHALMERS ^{et coll.}

( 4 -5)

^{chez le mouton, montrant} que le ^tourteau d’arachide subissant une forte désamination dans le _rumen, son azote _a, pour le

ruminant,

^{une valeur}

biologique

amoindrie. En revanche, ^la farine de

poisson

^et les levures dont les

protides

^{ne libèrent} pour ainsi dire _pas d’ammoniac en milieu de rumen

(tableau VI) possèdent

^{de ce}

fait une efficacité azotée

supérieure

^à

l’arachide,

pour ^cette

espèce

^ani- male.

Nos résultats

suggèrent

^de

plus

que les ^«

disponibilités

^{actuelles »}

de la _panse en N ammoniacal

pourraient

constituer un facteur

important

d’activité bactérienne et, par voie de

conséquence,

^de

dégradation diges-

tive des membranes

végétales

^de

fourrages grossiers particulièrement

pauvres ^{en azote.} En

cela,

^notre

supposition rejoint

^{celle de BURROUGHS}

et coll.

( 20 ).

Notons enfin

qu’en comparaison

^{avec l’azote}

uréique,

celui de l’ara-

chide,

^{de la farine de}

poisson

^{ou de la levure} exerce une action

légère-

ment

dépressive

^{sur la} formation d’acide

acétique

^au

profit

^{de celle}

d’acide

butyrique (tableau VI).

RÉSUMÉ

ET CONCLUSION

La

technique

^{de rumen} artificiel nous a

permis

^{d’étudier l’effet de}

doses croissantes d’urée

comparativement

à d’autres sources de N

(ara- chide,

^{farine de}

poisson,

levures sèches de

distillerie)

^{sur la}

dégradation

bactérienne in vitro des

glucides

^d’un

fourrage

^riche

(farine

^{de luzerne}

déshydratée)

^{ou pauvre}

(paille

^de

blé)

^en

protides.

Nos résultats montrent que :

- des doses d’urée ne

dépassant

pas 3 p. ¹⁰⁰ de la matière sèche du substrat exercent une action

spécifique positive

^d’autant

plus

^remar-

quable

^sur la dislocation

glucidique

^{en milieu de rumen, que le}

fourrage

est pauvre ^en azote ; ^des

pourcentages plus

^élevés inhibent l’activité des

microorganismes

^{du rumen ;}

- des sources d’azote

plus complexes (arachide,

farine de

poisson levure)

^{exercent un effet nettement moins}

bénéfique

que l’azote

uréique ;

- en milieu de _panse, les

protides

d’arachide subissent une

impor-

tante désamination

bactérienne ;

^ce

qui

^laisse supposer

qu’en

^tant que

source

d’azote,

l’efficacité de cet aliment est moindre chez le ruminant que celle de la farine de

poisson

^et de la levure

qui,

^{dans les mêmes}

conditions ne

libèrent,

pour ainsi

dire,

pas d’ammoniac au niveau du

rumen.

Reçu Pour publication le

y

février 195 8.

RÉFÉRENCES BIBLIOGRAPHIQUES (

I

)

^McDoNAI,n

(I. W.).

^{- Biochem.}

J., 194 8,

^42,

584.

( 2

)

^WEINSTEN

(Z.),

^McDONAI,n

(A.).

^- Science, 1945, 101, 44-45.

( 3

)

^B!I,ASCO

(I. J.).

^-

J.

^An. Sci. 1954, ^13, 739.

( 4

)

^CHAI,M!RS

(M. 1.),

^SYNGE

(R. !IJ. _M.).

^-

J. Agric.

^Sc. 1954, 44,

263.

(5)

^CHALMERS

(M. I.),

CUTHBERSON

(D. P.),

^SY1VG!

(R.

^I,.

M.).

^-

J. A gric.

Sc i .

, 1954, 44, 254.

(6)

^PHILLIPSON

(A. T.).

^{- Cité par 5.}

( 7

)

^Mc]DOUGAI,I,

(E. J.).

^{- Biochem.}

J., 194 8,

^43, 99.

(8)

^KuxsCHN!R

(K.),

^Ho!’xER

(A.).

^- Tech. Chem.

Papier

^{Zelst. Fab., 1929,} 26, 125-139 ^et Ig34, 31, 14.

(g)

^BERTRAND

(G.),

^THOMAS

(P.).

^{- Guide} pour la

manipulation

^{de Chimie}

Biologique (Dunod éd.).

^Paris, igig, p.

85.

( IO

)

^{FOSSE, voir}

Diagnostics biologiques

^et

fonctionnels,

par FI!ssINGER

(N.),

OLIVIER

(H. R.),

^HFRBAIN

(M.) (édit. Maloine).

^Paris, 1949, p.

607.

( II

)

^CONWAY

(E. J.).

^- Microdiffusion

analysis

^and volumetric error 3e ^éd.

195

0

(éd. Crossby, London).

( 12

)

JAMES

(A. T.),

^MARTIN

(J. P.).

^{- Biochem}

J.,

1951-52, 50,

679.

( 13

)

^ELSn!N

(S. R.).

^{- Biochem.}

J., 194 6,

^{40, 252.}

( 14

)

^BARKER

(S. B.),

^SOMMERSON

(W. H.). - J.

^{Biol. Chem.,} 1941, 138, 535.

( 15

)

^BARNETT

(A.

J.

G.).

^{- Biochem.}

J.,

ig5i, 49, ^no 4, 527.

( 1

6)

^FRIEDMANN

(T.

^P;.

J.).

^{- Biol. Chem.,}

193 8,

^123,

^{1 65.}

( 17

)

^{El ScHAI,zY}

(K.).

^{- Biochem.}

J.,

51,

64 0 ,

1952.

(18)

FAUCONNEAU

(G.), F R A NÇ OIS (A. C.),

^LEROY

(A. !L),

^ZELTER

(S. Z.).

- Ann. de Zootechnie 1953, 2, ^n° 4, 275

(adressé

^pour

publication

^le

I /

I g58).

(Ig)

^DINNING

(J. S.),

^BRIGS

(H. M.),

^GALLUP

(W. D.),

^ORR

(H. W.),

^BUT-

TLER

(R.).

^{- Amer.}

J. of Physiology, 194 8,

153, q.I.

(20)

^BURROUGHS

(W.),

^ARios

(C.),

^{DE PAUL}

(P.),

^{GERMUP, BETHKE}

(R. M.).

-

J.

^Anim. Sci., 1951, 10, ^no 3,

6 72 .